DE10308667A1

DE10308667A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10308667A1
Application number: DE2003108667
Authority: DE
Inventors: Henry Dipl.-Ing. Gmelin; Markus Dipl.-Ing. Heinzel; Lorenz Dipl.-Ing. Maack; Carsten Dipl.-Ing. Peuster; Anton Dipl.-Ing. Rink
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang zum Antreiben des Fahrzeugs, einem Motorsteuergerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine und mit einem Fahrwerk, wobei Dämpfung und/oder Federung des Fahrwerks abhängig von Betriebsbedingungen geregelt oder gesteuert werden. Bei einem Fahrzustand des Fahrzeugs wird registriert, ob der Zustand einer Komponente des Antriebsstrangs in einem in der Zukunft liegenden, jedoch nahen Zeitintervall eine Änderung erfahren soll. Falls die Änderung den Antriebsstrang oder das Fahrzeug mit einem mechanischen Impuls beaufschlagt, wird eine Komponente der Dämpfung und/oder Federung des Fahrwerks vorausschauend zur Reaktion auf den zu erwartenden Impuls aktiviert. Die Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Aus der Offenlegungsschrift DE 4336950 ist ein Fahrzeug mit einem aktiven Fahrwerk bekannt. Aktive Fahrwerke reagieren auf Anregungen z.B. durch eine Fahrbahn und gleichen dadurch verursachte Aufbaubewegungen des Fahrzeugs aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen der Betrieb eines Fahrzeugs mit aktivem Fahrwerk weiter verbessert und komfortabler wird.

Die Erfindung wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Gemäß der Erfindung wird vorausschauend auf eine Aufbaubewegung eingewirkt und diese unterbunden oder zumindest stark unterdrückt.

Weitere Vorteile und günstige Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung und den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Dabei zeigt die einzige 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Fahrzeugs.
Das Fahrzeug 1 weist einen nicht näher bezeichneten Antriebsstrang zum Antreiben des Fahrzeugs 1 auf einem Motorsteuergerät 6 zum Steuern einer Brennkraftmaschine 1 und mit einem nicht näher bezeichneten Fahrwerk. Bewegungen des nicht näher dargestellten Aufbaus und/oder der Reifen 2 werden mit einem aktiven Fahrwerk bedämpft und abgefedert. Dämpfung und/oder Federung des Fahrwerks werden dabei abhängig von Betriebsbedingungen geregelt oder gesteuert. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein sogenanntes ABC-System (Active Body Control) mit einer entsprechenden Regelungseinheit.
Komponenten des Antriebsstrangs sind z.B. eine elektrische Maschine 8 und eine Kraftübertragungseinrichtung 9. Die elektrische Maschine 8 wird bevorzugt als Starter-Generator eingesetzt und ist besonders bevorzugt konzentrisch um eine der pauschal mit dem Bezugszeichen 3 bezeichneten Wellen 3 der nicht näher bezeichneten Antriebsachse angeordnet. Die elektrische Maschine 8 hat die Aufgabe, die Brennkraftmaschine 4 aus dem Stillstand anzuwerfen und bei laufender Brennkraftmaschine 4 als im generatorischen Betrieb zu arbeiten und elektrischen Strom zu erzeugen. Die Kraftübertragungseinrichtung 9 ist vorzugsweise ein Getriebe, besonders bevorzugt ein automatisiertes Vorgelegegetriebe mit automatisierter Anfahr- und Schaltkupplung, d.h. ein sogenanntes automatisiertes Schaltgetriebe. Die elektrische Maschine 8 kann eingangsseitig der Kraftübertragungseinrichtung 9 zwischen Brennkraftmaschine 4 und Kraftübertragungseinrichtung 9 oder ausgangsseitig der Kraftübertragungseinrichtung 9 angeordnet sein. Die elektrische Maschine 8 und die Kraftübertragungseinrichtung 9 sind zweckmäßigerweise mit jeweils einem Steuergerät 10, 11, nämlich einem Maschinensteuergerät 10 bzw. einem Kraftübertragungseinrichtungssteuergerät 11 verbunden, welches den Betrieb der jeweiligen Komponente steuert. Weiterhin können weitere Komponenten vorgesehen sein, wie etwa ein Fahrpedal, dessen Stellung einer Lastanforderung des Fahrers an die Brennkraftmaschine 4 entspricht.
Eine Komponente 5 des aktiven Fahrwerks zur Dämpfung und/oder Federung ist pauschal mit dem Bezugszeichen 5 dargestellt. Die Komponente 5 kann ein Luftfedersystem darstellen oder ein hydraulisches Dämpfersystem oder dergleichen.
Weiterhin ist ein Motorsteuergerät 6 vorgesehen, welches den Betrieb der Brennkraftmaschine 4 in bekannter Weise steuert. Dies ist durch eine Signalleitung 13 dargestellt. Die Steuergeräte 10, 11 der Komponenten 8, 9, sind mit einem Datenbus, vorzugsweise einem CAN-Datenbus 7 mit dem Motorsteuergerät 6 verbunden. Weiterhin ist das Motorsteuergerät 6 mit der Komponente 5 über eine Signalleitung 12 verbunden, so dass das Motorsteuergerät 6 das aktive Fahrwerk abhängig von Betriebsbedingungen ansteuern kann.
Gemäß der Erfindung wird bei einem Fahrzustand des Fahrzeugs 1 registriert, ob der Zustand einer Komponente des Antriebsstrangs in einem in der Zukunft liegenden, jedoch nahen Zeitintervall eine Änderung erfahren soll, welche den Antriebsstrang oder das Fahrzeug 1 mit einem mechanischen Impuls beaufschlagt. Die Komponente 5 der Dämpfung und/oder Federung des Fahrwerks wird vorausschauend zur Reaktion auf den zu erwartenden Impuls aktiviert. Ein Vorteil ist, dass eine entsprechende Aufbaubewegung des Fahrzeugs 1 unterbunden oder zumindest stark abgemildert werden kann.
Eine solche Änderung des Zustands ist z.B. ein Gasstoß durch eine Lastanforderung des Fahrers über das Fahrpedal. Es lässt sich durch die Fahrpedalstellung und auch die Geschwindigkeit der Fahrpedalbetätigung leicht erkennen, ob eine Lastanforderung vorliegt, die zu einem Gasstoß führt.
Die starke Lastwechselreaktion übt einen mechanischen Impuls auf den Antriebsstrang bzw. das Fahrzeug 1 aus und kann zu einer abrupten Aufbaubewegung, insbesondere einer Nickbewegung des Fahrzeugs 1 führen, was sich negativ auf den Fahrkomfort auswirkt. Eine weitere Ursache für eine derartige Lastwechselreaktion mit unerwünschten Aufbaubewegungen des Fahrzeugs 1 kann auch beispielsweise eine Vollastschaltungen in Fahrzeugen 1 mit einem automatisierten Schaltgetriebe sein. Jedoch lässt sich ein anstehender Gangwechsel leicht erkennen, so dass bereits frühzeitig bekannt sein kann, dass ein Gangwechsel ansteht.
Konventionelle aktive Fahrwerke reagieren nur auf Lastwechselreaktionen, d.h. sie verhindern die Nickbewegung nicht. Hier bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren eine Verbesserung des Fahrkomforts, indem vorausschauend bei Erkennen eines anstehenden Gasstoßes und/oder eines anstehenden Gangwechsels in einer Kraftübertragungseinrichtung 9, insbesondere einem automatisierten Schaltgetriebe, auf das aktive Fahrwerk eingewirkt wird, um einer Nickbewegung vorzubeugen oder diese zumindest abzuschwächen.
Bevorzugt wird eine geplante Änderung des Zustands einer Komponente des Antriebsstrangs über den CAN-Datenbus 7 zum Motorsteuergerät 6 gemeldet. Dies erfolgt zweckmäßigerweise über das jeweilige Steuergerät 10, 11.
Im Motorsteuergerät 6 wird geprüft, welche Auswirkung der Impuls auf eine mögliche Nickbewegung des Fahrzeugs 1 hat. Das Motorsteuergerät 6 aktiviert daraufhin direkt oder über ein entsprechendes Steuergerät die Komponente 5, um der Nickbewegung vorausschauend entgegenzuwirken.
Bei einem anstehenden Gangwechsel in einem automatisierten Schaltgetriebe erhält das Motorsteuergerät 6 eine Information darüber über den CAN-Datenbus 7. Abhängig von der Getriebeinformation verstellt die Regelungseinheit des aktiven Fahrwerks eine Dämpfereinstellung und kann so präventiv auf einen Lastwechsel reagieren. Günstig ist etwa eine zeitweise Verhärtung der Dämpfung, bis zu erwarten ist, dass der Lastwechsels beim Gangwechsel keine Auswirkungen mehr hinsichtlich einer Nickbewegung hat. Dann kann die Dämpfung wieder weicher eingestellt werden.
Bei einem Gasstoß, etwa einer Beschleunigung, ist es günstig, eine aktive Niveauregulierung vorzunehmen. Das Fahrzeug 1 kann bei Geradeausfahrt in Fahrtrichtung vorne angehoben werden, bis keine Auswirkungen des Gasstoßes mehr zu erwarten sind. Dann kann das Fahrzeug 1 vorne wieder abgesenkt werden. Dasselbe kann auch bei Rückwärtsfahrt erfolgen, und das Fahrzeug 1 hinten angehoben werden.
Die hierzu notwendigen Zeiten, während der ein Eingriff in das aktive Fahrwerk durch eine vorausschauende Aktivierung einer Dämpfung und/oder Federung erfolgen soll, können über Erfahrungswerte gewonnen werden und z.B. als Funktion von Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 1 im Motorsteuergerät 6 oder auch einem separaten Steuergerät abgelegt sein. Solche Betriebsbedingungen können z.B. eine Zuladung oder eine Gewichtsverteilung im Fahrzeug 1 sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird geprüft, welche Auswirkung der Impuls auf eine Aufbaubewegung in Form einer Wankbewegung des Fahrzeugs 1 hat. Ein Wankverhalten kann beispielsweise durch ein Anwerfen der elektrischen Maschine 8 ausgelöst werden.
Ein anstehendes Einschalten der Elektromaschine 8 wird registriert und dem Motorsteuergerät 6 mitgeteilt und darauf eine Veränderung der Dämpfereinstellung bewirkt.
Besonders Fahrzeuge 1 mit einem integrierten Starter-Generator als elektrische Maschine 8 werden im sogenannten Start-Stopp-Betrieb betrieben. Dies bedeutet, dass zur Reduzierung von Schadstoffemissionen und zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs die Brennkraftmaschine 4 bei Stillstand des Fahrzeugs 1, etwa an einer Ampel, abgestellt wird. Beim losfahren wirft der Starter-Generator dann die Brennkraftmaschine 4 wieder an. Das Starten der elektrischen Maschine 8 bewirkt eine Wankbewegung, auf die übliche aktive Fahrwerke nicht reagieren. Diese wirkt sich jedoch störend auf den Fahrkomfort aus. Im Stadtverkehr erfolgt dies entsprechend häufig und störend.
Die elektrische Maschine 8 kündigt einen Start-Stopp-Vorgang an, indem das Steuergerät 10 eine entsprechende Information auf den CAN-Datenbus 7 sendet. Abhängig von der Information über den Start-Stopp-Vorgang verstellt die Regelungseinheit des aktiven Fahrwerks die Dämpfereinstellung und ist damit in der Lage, vorausschauend auf eine derartige Wankbewegung zu reagieren. Die Veränderung der Dämpfereinstellung kann an vorteilhaft im Bereich eines einzelnen Rads 2 vorgenommen werden, oder an zwei Rädern 2 auf einer Seite des Fahrzeugs 1, entsprechend der Drehrichtung der elektrischen Maschine 8 und der zu erwartenden Wankbewegung. Die Stärke der Veränderung der Dämpfereinstellung kann an die zu erwartenden Größe der Wankbewegung angepasst werden. Ebenso wie bei den Nickbewegungen wird die Veränderung nur für einen Zeitraum vorgenommen, nach dessen Ablauf keine Auswirkung des Startens der elektrischen Maschine 8 bzw. der Brennkraftmaschine 4 hinsichtlich einer Wankbewegung mehr zu erwarten ist.
Vorzugsweise werden alle diejenigen Komponenten des Antriebsstrangs, deren Aktionen zu einer impulsartigen Aufbaubewegung führen können, in das erfindungsgemäße Verfahren einbezogen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (1) mit einem Antriebsstrang zum Antreiben des Fahrzeugs (1), einem Motorsteuergerät (6) zum Steuern einer Brennkraftmaschine (4) und mit einem Fahrwerk, wobei Dämpfung und/oder Federung des Fahrwerks abhängig von Betriebsbedingungen geregelt oder gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fahrzustand des Fahrzeugs (1) registriert wird, ob der Zustand einer Komponente des Antriebsstrangs in einem in der Zukunft liegenden, jedoch nahen Zeitintervall eine Änderung erfahren soll, welche den Antriebsstrang oder das Fahrzeug (1) mit einem mechanischen Impuls beaufschlagt, der eine Aufbaubewegung verursacht und dass eine Komponente (5) der Dämpfung und/oder Federung des Fahrwerks vorausschauend zur Reaktion auf die zu erwartende Aufbaubewegung aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, welche Auswirkung der Impuls auf ein Nickverhalten des Fahrzeugs (1) hat und dem Nickverhalten vorausschauend entgegengewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, welche Auswirkung der Impuls auf ein Wankverhalten des Fahrzeugs (1) hat und dem Wankverhalten vorausschauend entgegengewirkt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine geplante Änderung des Zustands einer Komponente des Antriebsstrangs über einen CAN-Datenbus (7) zum Motorsteuergerät (6) gemeldet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente des Antriebsstrangs oder ein Steuergerät (10, 11) der Komponente des Antriebsstrangs dem Motorsteuergerät (6) die bevorstehende Änderung des Zustands mitteilt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein anstehender Gasstoß in der Brennkraftmaschine (4) registriert und dem Motorsteuergerät (6) mitgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Niveauregelung bei dem anstehenden Gasstoß aktiviert wird und das Fahrzeug (1) zeitweise in Fahrtrichtung anhebt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein anstehender Gangwechsel in einer Kraftübertragungseinrichtung (9) registriert und dem Motorsteuergerät mitgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtung (9) einem Steuergerät (22) einen anstehenden Lastwechsel mitteilt und dies an das Motorsteuergerät (6) weitergeleitet und zeitweise eine Verhärtung der Dämpfung vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein anstehendes Einschalten einer konzentrisch um eine Welle (3) des Antriebsstrangs angeordnete elektrischen Maschine (8) registriert und dem Motorsteuergerät (6) mitgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das anstehendes Einschalten der elektrischen Maschine (8) zeitweise eine Veränderung der Dämpfereinstellung bewirkt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um vorausschauend eine Komponente (5) der Dämpfung und/oder Federung des Fahrwerks zur Reaktion auf einen zu erwartenden Impuls zu aktivieren.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten des Antriebsstranges und/oder Steuergeräte (10, 11) zum Steuern der Komponenten über einen CAN-Datenbus (7) mit einem Motorsteuergerät (6) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Maschine (8) als Starter-Generator vorgesehen ist, die im Start-Stopp-Betrieb zum Anwerfen der Brennkraftmaschine (4) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtung (9) durch ein automatisiertes Schaltgetriebe gebildet ist.